[發明專利]基于類金剛石薄膜的納米孔測量系統及其制備方法

有效

• 申請號: 201410707203.4
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104458813A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 王德強;馮艷曉;趙清;史浩飛;杜春雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.基于類金剛石薄膜的的納米孔測量系統，包括納米孔系統、鹽溶液腔室和電流監測系統，其特征在于：所述納米孔系統包括襯底(101)和復合在襯底(101)上表面的類金剛石薄膜I(102)，所述襯底(101)和類金剛石薄膜I(102)表面包覆有絕緣保護層，該襯底(101)刻蝕有錐形孔洞(110)，該類金剛石薄膜I(102)與錐形孔洞(110)頂部相對處刻蝕有納米孔(112)；所述錐形孔洞(110)與納米孔(112)位于鹽溶液腔室內部且連通上部腔室(201)和下部腔室(202)；所述電流監測系統包括通過導線連接的電源(205)、電流計(206)、電極I(203)、電極II(204)，所述電極I(203)和電極II(204)分別位于上部腔室(201)和下部腔室(202)內。

2.根據權利要求1所述基于類金剛石薄膜的的納米孔測量系統，其特征在于：所述納米孔(112)的孔徑為2-10nm，所述錐形孔洞(110)的孔徑大于納米孔(112)。

3.根據權利要求1所述基于類金剛石薄膜的的納米孔測量系統，其特征在于：所述類金剛石薄膜I(102)為自支撐薄膜，其厚度為30-300nm。

4.制備如權利要求1-3任意一項所述基于類金剛石薄膜的的納米孔測量系統的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)、取襯底(101)并利用化學氣相沉積方法在其兩側生長類金剛石薄膜I(102)、II(103)；

2)、在金剛石薄膜I(102)和II(103)外層生長電絕緣薄膜I(104)、II(105)；

3)、在電絕緣薄膜I(104)和II105)外層生長氮化硅薄膜I(106)、II(107)形成復合薄膜層；

4)、在步驟3)的復合薄膜層下部刻蝕貫通金剛石薄膜II(103)，電絕緣薄膜II(105)和氮化硅薄膜II(107)的背面窗口(108)；

5)、在復合薄膜層上部與背面窗口(108)相對處刻蝕貫通氮化硅薄膜I(106)的開口(109)；

6)、在復合薄膜層下部背面窗口(108)處刻蝕貫通襯底(101)的錐形孔洞(110)；

7)、在復合薄膜層上部開口(109)處刻蝕貫通電絕緣薄膜I(104)的孔洞(111)；

8)、在孔洞(111)處刻蝕貫穿類金剛石薄膜I(102)并連通孔洞(111)和錐形孔洞(110)的納米孔(112)；

9)、將前數步驟制得的含有納米孔(112)的納米孔系統與鹽溶液腔室和電流監測系統組裝即得到所述基于類金剛石薄膜的的納米孔測量系統。

5.根據權利要求4所述制備基于類金剛石薄膜的的納米孔測量系統的方法，其特征在于：

步驟1)中襯底(101)為硅襯底，類金剛石薄膜I(102)、II(103)厚度均為30-300nm；

步驟2)電絕緣薄膜I(104)、II(105)為二氧化硅或二氧化鉿，其厚度均為20-200nm；

步驟3)中氮化硅薄膜I、II的厚度均為20-150nm。

6.根據權利要求4所述制備基于類金剛石薄膜的的納米孔測量系統的方法，其特征在于：所述背面窗口(108)呈方形或圓形，其邊長為0.8-1.2mm或者直徑為0.5-0.8mm，所述開口(109)面積為10-100μm²，所述孔洞(111)與開口(109)形狀相同，所述納米孔(112)的孔徑為2-10nm。